Геомагнитное поле и жизнь - Дубров А.П.
Скачать (прямая ссылка):
К невозмущенным вариациям относятся: 1) солнечносуточные вариации (Sq), период которых равен солнечным суткам, 2) лунно-суточные вариации (L), связанные с влиянием Луны, период которых равен лунным суткам,
3) годовые вариации. Особенность солнечно-суточных вариаций состоит в том, что они протекают по местному времени и зависят от магнитной активности в данный день, поэтому по ним определяют эту активность (и). Амплитуды й фазы этих вариаций изменяются в течение
суток и на протяжении года: максимальные значения отмечаются в период летнего солнцестояния, а минимальные — в период зимнего солнцестояния. Эти вариации изменяются, кроме того, в зависимости от солнечной активности. В период максимума солнечной активности амплитуда вариаций может быть на 100% больше, чем в период минимума, причем корреляция с индексом Вольфа1 достигает 0,98.
Солнечно-суточные вариации в разных точках Земли имеют различный характер. Интересно отметить, что фазы солнечно-суточной вариации испытывают обращение на широте примерно 31°. Источником магнитного поля солнечно-суточных вариаций являются вихревые замкнутые токовые системы, расположенные в слое Е ионосферы (100—120 км от поверхности Земли), внутри которых вращается земной шар.
Отличительной чертой лунно-суточных вариаций (L) является полусуточный период: в течение суток имеются два минимума и два максимума, моменты наступления которых меняются ежедневно в течение лунного месяца. Мы указываем на эти особенности, ибо они опосредуются в особенностях биологической ритмики живых организмов. Амплитуда лунно-суточных вариаций составляет всего 10—15% солнечных вариаций, зависит от расстояния между Луной и Землей и подвержена сильным годовым колебаниям.
Как уже указывалось, ГМП наряду с периодическими вариациями испытывает и непериодические изменения. Эти изменения связаны главным образом с резкими возмущениями геомагнитного поля, называемыми магнитными бурями. Магнитные бури представляют собой весьма сложное явление. Они состоят из различных фаз (вариаций) . Одна из них — апериодическая возмущенная вариация (Dst) проявляется в сильном изменении горизонтальной составляющей и несколько меньшем изменении вертикальной составляющей геомагнитного поля. Имеются и другие виды вариаций — бухтообразные возмущения, нерегулярные возмущения и т. д.
1 Индекс Вольфа — показатель солнечной активности, который представляет собой сумму пятен на видимом диске Солнца, сложенную с удесятеренным количеством групп пятен.
ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ
Особым видом изменения геомагнитного поля являются так называемые геомагнитные пульсации — электромагнитные волны очеиь низкой частоты, наблюдающиеся на поверхности Земли. Геомагнитные пульсации (сокращенно их обозначают КПК — короткопериодные колебания) порождаются за счет взаимодействия плазмы гидромагнитных волн, идущих от Солнца, с магнитосферой Земли. Геомагнитные пульсации разделяются на два класса — регулярные Рс и нерегулярные Pi. Регулярные колебания в свою очередь подразделяются на 5 подклассов, к которым относятся устойчивые колебания с периодом от 0,2 до 600 секунд. В соответствии с периодом и особенностями физической природы колебания подразделяются на типы Pci, Рс2, РсЗ, Рс4, Рс5 [68]. Неправильные колебания делятся на две группы с периодами 1—40 и 40—150 секунд и обозначаются соответственно Pil и Pi2.
Продолжительность КПК на протяжении суток меняется от нескольких минут до нескольких часов, а их амплитуда в зависимости от класса изменяется от десятых долей гаммы до десятков гамм (Pi2, Рс5). О биологической активности геомагнитного поля этого диапазона частот будет рассказано дальше, но здесь хотелось бы отметить: недавно обнаружено, что вертикальная составляющая электрического поля КПК достигает величин порядка долей и даже десятков вольт на метр [329]. Этот факт поможет объяснить многие эффекты, отмеченные биологами, изучающими влияние естественного переменного электромагнитного поля и атмосферного электричества на живые организмы.
МАГНИТНАЯ АКТИВНОСТЬ
Следовательно, магнитное поле Земли находится в непрестанном изменении, сложность которого отражают изменения различных параметров ГМП.
Изменения в геомагнитном поле связаны в основном с солнечной активностью. Однако эта связь не представляет собой строгой функциональной зависимости, ибо является следствием наложения друг на друга процессов разного масштаба и разной физической природы, т. е. процессов, протекающих на Солнце, в межпланетном про-
странстве и атмосфере Земли [42, 43]. Для того чтобы характеризовать степень магнитной активности, используют различные индексы.
Индексы магнитной возмущенности разделяются на два класса: локальные (С, К, аь. и др.), характеризующие возмущенность магнитного поля в основном вблизи данной обсерватории, и планетарные (С,, Кр, Ар и др.), характеризующие возмущенность магнитного поля всей Земли в целом [203, 204].
Система геомагнитных характеристик «С» состоит в следующем: дни со спокойными магнитными условиями (изменения элементов Н, Z, D, I плавные и регулярные) обозначают нулем, дни, когда эти элементы возмущены,— единицей, дни, когда элементы сильно возмущены,— цифрой «два». В международном центре, получив сведения из всех обсерваторий, вычисляют среднюю магнитную активность для каждого дня, называемую международной геомагнитной характеристикой С*. Мы останавливаемся на этом индексе потому, что на основании его международный центр выбирает 5 спокойных и 5 возмущенных дней, служащих для анализа, стандартизации расчета и сопоставления геофизических данных (см. приложение). Другой показатель (мера магнитной активности и — изменение среднего значения Н от данного дня к следующему дню) основан на оценке степени изменения горизонтальной составляющей геомагнитного поля, которая при возникновении магнитного возмущения всегда уменьшается по абсолютной величине. Этот показатель имеет тесную связь с пятнообразовательной деятельностью Солнца и применяется для характеристики возмущенности за более длительные периоды.
